реферат найти Особенности и этапы развития перегонных систем автоматики

Системы автоматической блокировки прошли более чем вековой путь развития от простейших механических устройств до современных систем на основе микропроцессорной техники. Техническая реализация систем АБ на каждом этапе зависела от многих факторов. К основным факторам следует отнести интенсивность и скорость движения поездов, требования по надежности и безопасности систем АБ, наличие и уровень электрических помех, надежность электроснабжения, уровень развития и достижения науки и техники, опыт и традиции, приобретенные при разработке и эксплуатации действующих устройств.

В первых системах АБ (с 1859 года) был реализован принцип регулирования движения поездов по временному интервалу. При этом сигнальное устройство автоматически переводилось в закрытое (запрещающее) положение при проследовании его поездом. Опыт создания таких устройств был накоплен в процессе разработки и эксплуатации полуавтоматических систем путевой блокировки. В качестве устройств фиксации проследования поезда применяли различные конструкции механических путевых педалей, которые при помощи системы тяг и рычагов закрывали сигнальное устройство. Позже начали применять электрические датчики. Например, датчик в виде магнитоэлектрической машины, устанавливаемой у рельсов и приводимой в действие поездом.

Регулирование временным интервалом было принято как более простое по алгоритму, так как опыта разработки устройств для автоматического контроля освобождения блок-участка (БУ) не существовало. Суть способа заключается в том, что по истечении определенного интервала времени после закрытия сигнала, достаточного для освобождения поездом впередилежащего БУ, происходило самопроизвольное автоматическое открытие этого сигнала. При этом применялись, в частности, такие интересные технические решения, как ртутный тормоз, использующий вязкие свойства ртути при опускании поршня под действием веса; часы с большим циферблатом, которые переводились в исходное положение при проследовании поезда и показывали машинисту следующего поезда, сколько времени прошло с момента проследования впередиидущего поезда. В качестве путевых сигнальных устройств применяли семафоры, поворотные диски, упоминавшиеся выше часы.

Очевидно, что такие системы АБ не могли обеспечить безопасность движения при остановке какого-либо поезда на перегоне, так как состояние сигнала не зависело от фактического состояния ограждаемых БУ. Поэтому вскоре была разработана система АБ с регулированием по пространственному интервалу, т. е. система с контролем состояния ограждаемого участка пути. В этой АБ, в дополнение к предыдущим устройствам, информация о проследовании поездом путевого сигнала передавалась при помощи электрического сигнала к предыдущему семафору и обеспечивала его автоматическое открытие. Фиксация проследования поезда и управление семафорами осуществлялись при помощи электрической энергии. Подобные системы относятся к так называемым точечным системам АБ, так как поезд воздействует на путевые устройства только в определенных точках пути. Недостатки таких систем – не контролируется освобождение блок-участка поездом в полном составе, нет контроля целостности рельсов.

Успехи электротехники позволили Вильяму Робинзону изобрести в 1867 году электрическую рельсовую цепь (РЦ), а в 1869 году – автоблокировку на ее основе. Это была экономичная по потреблению электроэнергии нормально разомкнутая рельсовая цепь с питанием от гальванических элементов. Эксплуатация автоблокировки на участке Филадельфия–Эри показала недостатки нормально разомкнутых рельсовых цепей с точки зрения безопасности движения – отсутствие контроля исправности рельсовой линии и аппаратуры, что могло привести к открытому состоянию сигнала при фактически занятом БУ.

В 1872 году Робинзон разработал лишенную указанных недостатков нормально замкнутую РЦ с предельной длиной 1,2 км.

Внедрение электрической тяги потребовало изменения схем рельсовых цепей. Для пропуска тягового тока одну рельсовую нить оставили без изолирующих стыков. Полученная однорельсовая (по современной терминологии – однониточная) РЦ обладала рядом недостатков – малая предельная длина (300–400 м), крайне низкая защищенность от помех постоянного тягового тока с возможностью ложного возбуждения путевого реле при занятом БУ или изломе рельса. Попытки устранения указанных недостатков долго не давали положительных результатов.

Только в 1902 году была изобретена рельсовая цепь переменного тока, защищенная от помех тягового тока. Появлению и использованию этого изобретения способствовало начало электрификации в конце ХIХ века, успехи в освоении техники переменного тока и передаче дешевой электроэнергии от централизованных электростанций. В предложенной двухрельсовой (двухниточной) РЦ постоянный тяговый ток пропускался в обход изолирующих стыков по дроссельным катушкам, аналогичным полуобмоткам основных обмоток современных дроссель-трансформаторов. РЦ переменного тока оказались более дешевыми в эксплуатации, стали вытеснять РЦ постоянного тока даже на участках с автономной тягой и явились мощным стимулом внедрения автоблокировки.

Однако через 20–30 лет вновь начали широко применяться РЦ постоянного тока. Объясняется это следующими факторами – недостаточное распространение источников переменного тока и низкая надежность электроснабжения, изобретение выпрямителей и создание аккумуляторов, приемлемых по стоимости и надежности. Указанные достижения электротехники позволили создать РЦ и АБ постоянного тока с питанием через выпрямитель от сети переменного тока и резервным питанием от аккумуляторных батарей. С развитием сетей электроснабжения и повышением их надежности автоблокировка постоянного тока в нашей стране в новом строительстве перестала применяться из-за сложности обслуживания аккумуляторных батарей и влияния электрохимического эффекта на работу РЦ постоянного тока с импульсным питанием.

В дореволюционной России до 70-х годов 19 века пользовались системами регулирования с временным интервалом, затем полуавтоматической блокировкой с телеграфным и телефонным способами сношений между блок-постами. Первая автоблокировка с рельсовыми цепями на опытном участке длиной 3 км была построена в 1915 году.

В послереволюционной России в 1931 году с целью выбора наиболее перспективной системы АБ были закуплены в США, Германии и построены системы АБ четырех типов:

1. С рельсовыми цепями переменного тока частотой 50 Гц со стыковыми дросселями и линейными цепями переменного тока (для участка с электрической тягой постоянного тока). Всего в АБ использовалось три реле – путевое, линейное (фазочувствительные реле моторного типа) и огневое. Применение фазочувствительных реле обеспечивало надежную защиту от влияния тягового тока. Однако наша промышленность того времени была не в состоянии освоить выпуск столь сложных реле.

2. С рельсовыми и линейными цепями постоянного тока на первичных элементах питания. В этой системе использовались более простые реле и автономные источники питания, что делало их привлекательными при работе в местностях, не имеющих центрального электроснабжения. Однако применение гальванических элементов в качестве источников электропитания существенно повышало стоимость АБ.

3. С рельсовыми цепями переменного тока с фазочувствительными двухэлементными секторными реле и питанием от высоковольтной линии. Эта система также не была принята к широкому применению, как и первая.

4. С рельсовыми цепями постоянного тока при питании через выпрямители от централизованных источников переменного тока с резервом от аккумуляторных батарей (смешанная система питания).

В связи с тем, что на сети дорог в основном использовалась автономная тяга поездов и с учетом развернувшихся работ по электрификации народного хозяйства страны, эта система была принята в качестве основной.

В 1932 году один из самых напряженных участков был оборудован такой системой АБ на отечественных приборах. Этот момент можно считать началом новой истории развития отечественных систем АБ. За 10 лет протяженность железнодорожных линий, оборудованных АБ, достигла 8,5 тыс. км.

В последующем недостатки, присущие АБ постоянного тока, а также перспективы широкого внедрения электрической тяги потребовали разработки более совершенных систем. Наиболее перспективной оказалась числовая кодовая автоблокировка (КАБ), разработанная в 1945 году в Центральном научно-исследовательском институте железнодорожного транспорта. С 1952 года ее стали применять как основную систему.

Необходимо отметить, что развитие и совершенствование систем АБ, как и всех других устройств СЖАТ, происходит непрерывно. Можно выделить следующие направления такого развития.

1. Модернизация эксплуатируемых систем с целью повышения их надежности и безопасности функционирования. При этом проводится как модернизация отдельных элементов путем улучшения их конструкции, характеристик и совершенствования технологии изготовления, так и совершенствование схемных решений. В первую очередь модернизации подвергаются наименее надежные элементы и схемы, выявленные в процессе эксплуатации. Так, например, дешифратор импульсной работы путевого реле АБ постоянного тока дважды претерпевал существенные изменения. Крупными шагами в направлении совершенствования систем были разработка и внедрение штепсельных реле, бесконтактного коммутатора тока для кодовых рельсовых цепей, двухнитевых ламп, введение двухполюсного размыкания цепей разрешающих огней светофора, последовательное включение контактов повторителей реле Ж и Ж1 в ответственных цепях системы КАБ и многие другие технические решения.

2. Улучшение характеристик существующих систем. Так, например, применение импульсного питания в РЦ постоянного тока позволило существенно увеличить ее предельную длину, введение реле Ж1 в кодовой АБ повысило быстродействие системы и т. д.

3. Модернизация с целью повышения удобства и снижения расходов на обслуживание устройств. К таким мероприятиям следует отнести уже упомянутое внедрение штепсельных реле, введение измерительных панелей в релейных шкафах кодовой АБ, совершенствование конструкции релейных шкафов и способов размещения в них приборов, организацию дистанционного контроля исправности основных элементов АБ.

4. Модернизация систем с целью расширения функциональных возможностей. Существенным изменениям подверглись односторонние системы АБ в связи с необходимостью организации временного двухстороннего движения поездов по одному из путей двухпутного перегона. Произошла и модернизация систем АБ для регулирования поездов разных категорий на пригородных участках с интенсивным движением (АБ с четырехзначной сигнализацией).

5. Разработка систем АБ с новыми принципами построения или с существенными отличительными признаками для комплексного решения вышеперечисленных задач. Существенными отличительными признаками могут быть типы рельсовых цепей, элементная база, способ передачи информации между сигнальными установками, новые технические решения, функциональные возможности системы. Чаще всего толчком для разработки таких систем являются возросшие потребности перевозочного процесса, существенные изменения условий применения систем, достижения техники и технологии или стремление разработчиков создать систему, превосходящую известные системы по многим параметрам (стоимость, надежность, безопасность, удобство обслуживания и т. д.).

Потребности перевозочного процесса могут заключаться в необходимости дальнейшего повышения пропускной способности, оперативной организации двухстороннего движения поездов по каждому пути двухпутного перегона, регулирования движения высокоскоростных поездов, создания систем, стоимость которых соответствует интенсивности движения поездов на данном участке. Под условиями применения АБ понимаются такие факторы, как, например, пониженное сопротивление балласта, наличие грунтов или рельефа местности, затрудняющих установку напольного оборудования, климатическая и социальная обстановка в отдельных регионах.

В настоящее время подавляющее распространение на сети дорог России получила кодовая АБ. Поэтому, прежде чем рассматривать принципы построения и достоинства новых систем автоблокировки, рассмотрим недостатки кодовой АБ, которые устраняются в перспективных системах.

Date: 2021-02-19; view: 463; Нарушение авторских прав

Знание достоинств и недостатков любого технического устройства необходимо, во-первых, для грамотного выбора области применения этого устройства, во-вторых, для организации эффективного технического обслуживания устройства, в-третьих, для определения путей устранения этих недостатков и разработки новых устройств, лишенных этих недостатков.

Недостатки эксплуатируемых устройств, выявленные в настоящее время, могут быть обусловлены низким уровнем развития науки и техники в период создания этих устройств и отсутствием опыта их разработки и эксплуатации. Недостатки могут быть вызваны также несоответствием или неполным соответствием функциональных возможностей или характеристик устройства новым требованиям, возникшим после разработки и внедрения устройства. Так, кодовая автоблокировка вполне удовлетворяла требованиям перевозочного процесса на момент разработки и дальнюю перспективу, а в техническом отношении была достаточно совершенной для того времени. Современное состояние науки и техники и современные требования к системам АБ выявили ряд недостатков КАБ как в отношении отдельных технических решений, так и в отношении принципов построения системы в целом. Перечисленные далее недостатки КАБ не исключают возможности эксплуатации уже внедренных систем в современных условиях и в перспективе, но позволяют учесть их при разработке новых, более перспективных систем. Для удобства анализа все недостатки КАБ разбиты на четыре группы.

1. Недостатки по функциональным возможностям.

· Ограниченный объем информации об условиях движения.

Принятый в КАБ контроль состояния двух впередилежащих блок-участков недостаточен для высокоскоростного движения из-за резко увеличившейся длины тормозного пути поездов. Отсутствует также информация о длине БУ (больше или меньше длины тормозного пути поезда), что становится особенно существенным в современных условиях при сравнительно коротких БУ и высоких скоростях и весах поездов. Нет информации об ограничениях скорости по состоянию верхнего строения пути и искусственных сооружений.

· Невозможность применения на участках с низким сопротивлением изоляции рельсовой линии.

В качестве нормативной величины минимального удельного сопротивления изоляции рельсовой линии (РЛ) принята величина 1 Ом·км. Однако большие объемы перевозок железной руды, минеральных удобрений и солей и возросшая в 60-80-х годах интенсивность и скорость движения поездов привели к значительному загрязнению балласта. При этом сопротивление шпал из-за концентрации в них электролита снизилось в еще большей степени, чем сопротивление самого балласта. Для поддержания нормативного значения удельного сопротивления изоляции РЛ требуются большие расходы на очистку балласта и замену шпал. В настоящее время 8% путей имеют пониженное сопротивление балласта. Существуют участки, где это сопротивление составляет десятые и сотые доли Ом×км. Технически рельсовые цепи КАБ при уменьшении их длины могут работать и при пониженном сопротивлении балласта. Но при этом придется оборудовать большое число разрезных установок, что является экономически нецелесообразным.

· Длительная и сложная процедура перехода на двухстороннее движение на двухпутных участках.

В современной КАБ предусмотрена возможность временной организации двухстороннего движения по одному из путей двухпутного перегона. Однако, во-первых, для этого требуются большие подготовительные работы, во-вторых, такая мера рассматривается как особая (при закрытии другого пути) и временная из-за недостаточной надежности схемы смены направления, отсутствия автоматического управления переездом при движении поезда по неправильному пути и из-за необходимости отключения в отдельных случаях устройств диспетчерского контроля и схемы двойного снижения напряжения на лампах светофоров. Современные потребности перевозочного процесса приводят к необходимости организации двухстороннего движения поездов по каждому пути двухпутного перегона без проведения предварительной настройки АБ.

· Низкое быстродействие.

Если говорить об управлении светофорами в современных системах КАБ, то их быстродействие является вполне удовлетворительным. Но если учесть, что для передачи информации между светофорами и для передачи информации на локомотив используется общий сигнал, то станет ясно, что применяемый числовой код является бесперспективным. Связано это с тем, что увеличение числа передаваемых сообщений приведет к недопустимому удлинению кодовой посылки и увеличению времени ее расшифровки.

2. Недостатки КАБ по показателям надежности.

· Недостаточная надежность системы, что объясняется следующими факторами:

а) наличие элементов с низкой надежностью (изолирующие стыки, электролитические конденсаторы большой емкости и др.);

б) работа большого числа контактных электромагнитных реле в динамическом режиме при коммутации цепей с индуктивной нагрузкой (импульсное путевое реле, все реле дешифратора) и большой коммутируемой мощностью (трансмиттерное реле). Указанные реле совершают порядка 4 млн. переключений в месяц;

в) работа устройств в тяжелых условиях (вибрация, пыль, влажность, температура).

· Планово-профилактический метод технического обслуживания.

Такой метод обслуживания принят в связи с недостаточной надежностью устройств АБ и их большим влиянием на безопасность и бесперебойность движения поездов. Профилактическое обслуживание с целью предупреждения отказов проводится в соответствии с Инструкцией по техническому обслуживанию устройств СЦБ с периодичностью и в сроки, установленные графиком технологического процесса обслуживания. При этом проводится наружный осмотр и чистка приборов на местах установки, осмотр элементов и измерение параметров рельсовых цепей и дешифратора, проверка алгоритма работы схемы, а также ряд других проверок и измерений. Большая часть времени расходуется на проверку рельсовых цепей и дешифратора, которые работают в тяжелых условиях. Кроме того, много времени и средств расходуется на периодическую замену приборов с последующей их проверкой, ремонтом и регулировкой в ремонтно-технологических участках. Все эти мероприятия оправданы с точки зрения обеспечения бесперебойности работы КАБ и безопасности движения поездов, но указывают на необходимость дальнейшего совершенствования систем АБ в плане повышения надежности.

· Большая длительность восстановления устройств после отказов.

Процесс восстановления устройств АБ после отказа состоит из следующих этапов:

а) Получение информации об отказе. Информацию о части отказов электромеханик получает с помощью системы дистанционного контроля исправности некоторых устройств АБ. В большинстве же случаев информация о неправильной работе АБ поступает от машинистов поездов. Очевидно, что такая информация является запоздалой и не позволяет судить о причине или характере отказа.

б) Перемещение электромеханика к месту повреждения. Как уже отмечалось, этот этап занимает много времени из-за большой удаленности объектов.

в) Поиск причины отказа. В кодовой АБ относительно большое число элементов работает в динамическом режиме, что существенно затрудняет локализацию отказа. Эта задача усложняется такими факторами, как наличие схемной защиты от короткого замыкания изолирующих стыков, зависимость результата расшифровки кодового сигнала от его временных характеристик, характеристик реле-счетчиков дешифратора и фактической емкости электролитических конденсаторов. Отрицательным фактором является также большая разобщенность в пространстве (до 2,6 км) передатчика и приемника кодовых сигналов, необходимость проведения работ на открытом воздухе при любой погоде и в зоне повышенной опасности в условиях движения поездов.

г) Устранение отказа. Опыт эксплуатации устройств АБ показывает, что на устранение отказа затрачивается меньше времени, чем на перемещение к объекту и на локализацию неисправности. Однако это справедливо лишь в том случае, если не требуется замена какого-либо прибора, т. к. электромеханик не в состоянии заблаговременно доставить к объекту полный комплект запасных приборов.

3. Недостатки с точки зрения безопасности движения поездов.

· Не предусмотрен контроль потери шунта.

При сильно загрязненных рельсах или при остановке короткой подвижной единицы (одиночный локомотив, дрезина, группа оторвавшихся от поезда вагонов) на песке после применения торможения с подпесочиванием возможна потеря шунта, что приводит к ложной свободности БУ. Вероятность этого мала, но такие ситуации были зафиксированы неоднократно и, в ряде случаев, имели тяжелые последствия.

· Высокая вероятность аварии при проезде светофора с запрещающим показанием.

Актуальность этой проблемы на современном этапе возросла в связи с тем, что на основных направлениях светофоры АБ расставлены исходя из 6-ти минутного межпоездного интервала, что привело к существенному уменьшению длин блок-участков. Одновременно с этим внедрение мощных локомотивов привело к увеличению длин поездов. В результате поезд занимает практически весь блок-участок и даже срабатывание автостопа при проезде следующим поездом запрещающего светофора не предотвратит тяжелых последствий.

· В некоторых случаях применяются реле не первого класса надежности без контроля их исправности.

Например, в схеме выбора кодовых комбинаций при движении поезда по неправильному пути используются контакты поляризованного якоря реле ИП. При его неисправности может быть сформирован более разрешающий кодовый сигнал АЛС, который в данном случае является единственным средством регулирования.

4. Недостатки по экономическим показателям.

· Большие затраты на обслуживание.

Принятый в настоящее время планово-профилактический метод обслуживания устройств СЖАТ требует по сравнению с ремонтно-восстановительным методом больших затрат труда. Сложности поиска и устранения отказов в системе КАБ также приводят к увеличению расходов на техническое обслуживание.

· Большой расход драгоценных металлов и дорогих электротехнических материалов.

Для изготовления контактов одного реле требуется до 6,6 грамм серебра. Из электротехнических материалов много потребляется высококачественной электротехнической стали.

Date: 2021-02-19; view: 688; Нарушение авторских прав

Частотная АБ (ЧАБ) была разработана в конце 60-х годов в связи с планированной организацией высокоскоростного движения на участке Москва–Ленинград (до 200 км/ч) и через 10 лет внедрена на этом участке.

Рассмотрим особенности этой системы по основным отличительным признакам.

В ЧАБ использованы рельсовые цепи переменного тока с непрерывным питанием и гетеродинным приемником. Передача информации между светофорами осуществляется по рельсовой линии с использованием частотного кода. Применяются четырехзначные светофоры. В эксплуатируемой системе контролируется состояние четырех впередилежащих БУ; предусмотрена возможность увеличения этого числа до любого, практически необходимого количества. В качестве элементной базы применяется бесконтактная аппаратура (передающие и приемные устройства РЦ, кодообразующие устройства) и электромагнитные реле.

Для питания РЦ и увязки показаний светофоров предусмотрено 6 диапазонов частот со средними частотами f₂=125, f₃=175, f₄=225, f₅=275, f₆=325 и f₇=375 Гц. Кодовые сигналы образуются в виде комбинации двух частот из указанного диапазона. Это позволяет сформировать при необходимости 15 комбинаций с кодовым расстоянием d=2, что обеспечивает достаточно высокую помехоустойчивость и достоверность формирования и передачи сообщений.

Требуемое количество кодовых комбинаций зависит от конкретных условий применения системы. Так, например, при скорости до 200 км/ч для подавляющего большинства существующих линий необходимо контролировать состояние 4-х впередилежащих БУ, т. е. передавать на локомотив 5 сообщений. С учетом дополнительных сообщений об условиях приема поезда на станцию в системе ЧАБ использовано 5 частот (f₂…f₆).

Для исключения ложного срабатывания приемника от сигналов смежной РЦ при пробое изолирующих стыков или от сигналов рельсовых цепей параллельного пути используется частотная защита с гетеродинным приемником. С этой целью в каждом диапазоне частот предусмотрено 4 частотных сигнала. Например, для диапазона f₂: f₂₁=118,8 Гц; f₂₂=121,9 Гц; f₂₃=126,6 Гц; f₂₄=129,7 Гц. Каждый из этих сигналов несет одинаковое сообщение с точки зрения передачи информации. В рельсовых цепях одного пути чередуются две частоты, отличающиеся на 7,8 Гц. Две другие частоты применяют для рельсовых цепей параллельного пути двухпутного участка.

На сигнальных установках для каждого частотного диапазона предусмотрен свой гетеродинный приемник. На один вход приемников подается сигнал, принятый из РЛ ограждаемого БУ, на другой ‑ сигнал от генератора, питающего рельсовую цепь предыдущего БУ. Приемник сработает только в том случае, если разность частот этих сигналов равна 7,8 Гц. Если частоты совпадают, то напряжение на выходе приемника равно нулю.

Кодовые сигналы ЧАБ используются также для работы многозначной АЛС (АЛСМ). Локомотивные светофоры АЛСМ сигнализируют условным цветом огня и дополнительными знаками в виде букв (У ‑ уменьшенная, С ‑ средняя скорость) или цифр (200, 160, 120, 80). Эти сигналы указывают допустимую скорость проследования впередистоящего светофора.

К недостаткам системы ЧАБ следует отнести сложность регулировки рельсовых цепей для пяти частот сигнального тока; громоздкость оборудования, что особенно существенно для локомотивных устройств АЛСМ; необходимость достаточно высокой стабильности частоты напряжения в системе электроснабжения.

Date: 2021-02-19; view: 716; Нарушение авторских прав

Унифицированная система автоблокировки (УСАБ) была разработана в начале 80-х годов 20 века. Первая система внедрена в 1982 году на Южно-Уральской железной дороге. При создании системы разработчики преследовали следующие цели:

1. Повышение надежности системы.

2. Создание системы, не требующей профилактических работ и позволяющей перейти на аварийно-восстановительный метод обслуживания.

3. Существенное повышение уровня безопасности движения поездов.

4. Расширение функциональных возможностей системы.

Рассмотрим новые технические разработки, принятые в системе УСАБ для решения этих задач.

Рельсовые цепи имеют следующие особенности.

1. Применена фазочувствительная РЦ с непрерывным питанием переменным током частотой 25 Гц, что существенно повышает надежность и устойчивость работы РЦ при пониженном (до 0,5 Ом·км) сопротивлении изоляции РЛ. Предусмотрена возможность работы на участках с удельным сопротивлением изоляции до 0,1 Ом·км. Контроль пробоя изолирующих стыков ‑ фазовый. Предельная длина РЦ увеличена до 2000 м за счет настройки в резонанс, использования режима прямого подъема сектора путевого реле и терморегулировки в цепи местной обмотки реле ДСШ-13А.

2. Питание путевой и местной обмоток двух путевых реле смежных РЦ осуществляется от общей питающей установки, что позволяет реализовать простую схему контроля фаз и исключить вероятность их опасного искажения при неисправностях.

3. Предусмотрен контроль подпитки путевого реле от постороннего источника. Для этого фиксация освобождения рельсовой цепи осуществляется следующим образом. После возбуждения путевого реле производится уменьшение напряжения питания РЦ до расчетного значения. Если в течение 1,2 с сектор путевого реле не опустится, то фиксируется неисправность, питание рельсовой цепи отключается, включение разрешающего сигнала исключается.

Схема контроля потери шунта. Принцип работы схемы основан на контроле последовательности занятия рельсовых цепей при проследовании поезда. Схема исключает появление разрешающего сигнала на светофоре при освобождении ограждаемого БУ, если предварительно не было зафиксировано вступление подвижной единицы на следующий БУ и на впередистоящем светофоре не включен запрещающий сигнал. В схеме предусмотрена защита от ложного наложения шунта, что исключает сбои в работе схем УСАБ и повышает достоверность передачи извещения на станцию и переезд.

Схема тестовой проверки контролирует достоверность разрешающего показания проходного светофора. При приближении поезда за 2 блок-участка схема производит снижение напряжения питания контролируемой РЦ до расчетного значения. Если сектор путевого реле опустится, то питание рельсовой цепи восстанавливается, разрешающий сигнал светофора сохраняется. В противном случае сигнальное реле, выдержав замедление, отпускает свой якорь и включает на светофоре, ограждающем данный БУ, запрещающий сигнал.

Контроль правильности функционирования системы проводится на сигнальных установках при освобождении поездом ограждаемого БУ. Для этого схема УСАБ устроена таким образом, что при включении разрешающего сигнала происходит изменение состояния каждого из контролируемых реле. При нарушении предусмотренного алгоритма работы приборов включение разрешающего сигнала исключается. Этим согласуются противоположные требования по обеспечению надежности системы (статическая работа электромагнитных реле) и безопасности ее функционирования (динамическая работа элементов).

Кроме указанного выше, надежность системы УСАБ повышена за счет использования нового поколения реле типа РЭЛ, исключения электролитических конденсаторов и выпрямительных элементов, отказа от реверсирования РЦ при смене направления движения, применения бесконтактных коммутаторов тока в цепях кодирования АЛС. Для контроля исправности аппаратуры и локализации неисправностей предусмотрена индикация состояния основных элементов.

Связь между сигнальными установками осуществляется по линейным цепям. По ним реализуется увязка показаний светофоров, передача сигнального тока к питающим концам РЛ, передача извещения о приближении поезда для схемы тестовой проверки. Схемы УСАБ обеспечивают двухстороннее регулирование поездов по каждому пути двухпутного перегона.

Date: 2021-02-19; view: 1138; Нарушение авторских прав

Системы типа КЭБ начали разрабатываться с середины 90-х годов 20 века. Они реализуют алгоритм числовой кодовой АБ.

Важность разработки и применения подобных систем на современном этапе объясняется следующими соображениями. Кодовая АБ имеет преобладающее распространение на сети железных дорог страны. Наиболее интенсивное внедрение этих систем происходило в 1965‑1985 годах. В настоящее время из-за последующего снижения капитальных вложений в хозяйство СЦБ большой объем устройств АБ выработал свой ресурс, физически и морально устарел. Следствие этого – рост затрат на содержание и обслуживание устройств, снижение уровня безопасности движения. Так, старение устройств АБ в 2001 году составило 17,6% (процент устройств со сроком службы более 25 лет), а в 2005 году может достичь 31%. Замена устройств на новые перспективные системы требует больших капитальных вложений, приводит к перерывам движения поездов при строительстве и пуско-наладочных работах и является экономически целесообразной только на участках с высокой интенсивностью движения. Устройства КЭБ позволяют произвести обновление эксплуатируемых систем АБ путем реконструкции с частичной или полной заменой приборов на электронные аналоги без изменения монтажа.

В настоящее время разработаны 2 разновидности таких систем.

Кодовая автоблокировка на электронной элементной базе

КЭБ-1

КЭБ-1 предназначена для реконструкции кодовой АБ путем замены в релейных шкафах сигнальных установок электромеханических устройств, работающих в импульсном режиме, на электронные с сохранением существующих кодовых РЦ без изменения расстановки сигналов и другого оборудования. При этом может быть проведена реконструкция как всей автоблокировки, так и замена аппаратуры одной или нескольких сигнальных установок.

В составе КЭБ-1 используются следующие приборы замены:

· генератор кодовых сигналов ГК-КЭБ, заменяющий кодовый путевой трансмиттер, трансмиттерное реле и бесконтактный коммутатор тока;

· приемник-дешифратор ПД-КЭБ, который заменяет импульсное путевое реле и блоки дешифратора кодовой АБ.

Генератор кодовых сигналов ГК-КЭБ реализован на основе однокристальной микроЭВМ. Кодовые сигналы, формируемые генератором, подаются в рельсовую линию через бесконтактные коммутаторы, входящие в состав ГК-КЭБ. При этом обеспечивается коммутация тока до 5 А при напряжении до 330 В.

В отличие от кодового путевого трансмиттера генератор дополнительно формирует кодовые сигналы К (последовательность импульсов с интервалами 0,12 с). Это позволяет организовать защитные участки за хвостом поезда при его движении по неправильному пути.

Формирование более разрешающей кодовой комбинации исключается схемой контроля кодовых импульсов. Принцип работы этой схемы основан на использовании динамической памяти, осуществляющей контроль длительности дробления кодовых импульсов.

Приемник-дешифратор принимает сигналы из рельсовой цепи, расшифровывает их и в соответствии с этим управляет сигнальными реле. При дешифрации сигнала учитываются его временные параметры и длительность кодовой посылки. Это позволяет реализовать простую и надежную защиту от пробоя изолирующих стыков путем чередования типов генераторов и дешифраторов. Для обеспечения достоверности результатов расшифровки в приемнике-дешифраторе предусмотрена схема сравнения. Эта схема сравнивает инвертированный сигнал с выхода дешифратора после расшифровки и принятый сигнал с выхода входного устройства.

Безопасность функционирования электронных устройств обеспечивается применением безопасных схем логического умножения и безопасных схем памяти. Принцип построения этих схем основан на импульсном представлении сигнала, что обеспечивает контроль исправности элементов по факту их импульсной работы. Для развязки входных и выходных цепей применяются оптопары.

При частичной реконструкции кодовой АБ заменяемые электромеханические устройства КАБ изымаются, на место БС-ДА устанавливается блок ПД-КЭБ, а на место КПТШ ‑ блок ГК-КЭБ. К розеткам других изъятых приборов подключается жгут с соответствующими заглушками и перемычками. Время переключения сигнальной установки с кодовой АБ на КЭБ ‑ не более 10 мин.

Возможен также вариант полной замены шкафа кодовой АБ на шкаф КЭБ-1 с новым монтажом.

Date: 2021-02-19; view: 903; Нарушение авторских прав

КЭБ-2

Автоблокировка типа КЭБ-2 является дальнейшим развитием системы КЭБ-1, реализована на основе микропроцессорной техники и замещает всю релейно-контактную аппаратуру кодовой АБ.

Оборудование КЭБ-2 размещается в малогабаритных шкафах сигнальной точки ШСТ и включает в себя:

· блок электронных устройств сигнальной точки БУСТ;

· приборы перегонных рельсовых цепей (трансформаторы, дроссели и др.);

· приборы защиты от грозового разряда или коммутационных перенапряжений.

Блоки БУСТ и монтаж шкафов ШСТ являются универсальными, что удобно как при производстве аппаратуры, так и при ее эксплуатации. Настройка БУСТ в сигнальных установках разных типов осуществляется при помощи перемычек.

В блоке БУСТ предусмотрен контроль исправности нитей всех светофорных ламп, наличия основного и резервного питания сигнальной точки, измерение уровня сигнала в РЦ. Эта информация, а также информация о состоянии ограждаемого БУ, установленном направлении движения и виде кодовых сигналов в РЦ отображается в релейном шкафу и передается на станцию в устройства диспетчерского и технологического контроля.

Кроме того, в состав КЭБ-2 входят станционные устройства, размещаемые на стативе:

· электронный блок станционных устройств БСУ;

· приборы перегонных РЦ, примыкающих к станции;

· устройства защиты.

Блоки БСУ тоже являются универсальными и обеспечивают увязку КЭБ с релейными и микропроцессорными системами электрической централизации. Для организации автоматизированных рабочих мест в системах диспетчерского контроля блок БСУ стыкуется с компьютером по стандартному интерфейсу RS-232.

Схемы приборов КЭБ-1 и КЭБ-2 удовлетворяют требованиям к устройствам, ответственным за безопасность движения. Технический ресурс оборудования ‑ не менее 25 лет.

В Нормах технологического проектирования устройств автоматики и телемеханики на федеральном железнодорожном транспорте (НТП СЦБ/МПС‑99), в Программе ускоренного технического и технологического перевооружения хозяйства СЦБ на период 2002‑2005 гг., а также в Указаниях ГТСС от 20.03.01 системы КЭБ признаны прогрессивными и рекомендованы к внедрению при частичной реконструкции кодовой АБ на линиях 2-й и 3-й категорий.

Date: 2021-02-19; view: 605; Нарушение авторских прав

Приборы каждой сигнальной установки АБ-ЧКЕ включают в себя:

· микропроцессорный путевой приемник МПП-ЧКЕ;

· сигнальные реле Ж, ЖЗ, З;

· устройства согласования и защиты аппаратуры РЦ.

Путевой приемник МПП-ЧКЕ состоит из двух каналов обработки информации и интерфейсного модуля. Оба канала находятся в рабочем состоянии, но для работы АБ используются выходы только одного (ведущего) канала.

Каждый канал путевого приемника содержит два узла центрального процессора и схему контроля, которая непрерывно сравнивает состояния контрольных точек этих процессоров.

Центральные процессоры производят демодуляцию и декодирование принятых сигналов числового кода, а также формирование кодовых сигналов для передачи к предыдущей сигнальной установке. Процедуры контроля освобождения РЦ и демодуляции сигнала построены таким образом, что ложное срабатывание от импульсной помехи или при кратковременной потере шунта исключено. Кроме того, в программном обеспечении микропроцессоров предусмотрен адаптивный алгоритм обработки сигналов, который обеспечивает автоматическую регулировку порога обнаружения поездного шунта и коэффициента возврата приемника при изменении сопротивления балласта. В основу такого алгоритма положен метод поиска разладки случайного процесса (положительная или отрицательная разладка возникает при освобождении или занятии рельсовой линии подвижной единицей).

Интерфейсный модуль выполняет следующие функции:

· переключение выходов каналов обработки информации при неисправности ведущего канала;

· контроль передаваемых кодовых комбинаций;

· контроль целостности нитей ламп светофора;

· сопряжение с устройствами диспетчерского контроля.

Кроме того, в состав интерфейсного модуля входит бесконтактный коммутатор тока для модуляции и передачи кодовых сигналов и усилители мощности для включения сигнальных реле.

При рассогласовании работы центральных процессоров ведущего канала схема контроля воздействует на интерфейсный модуль, который переключает каналы и задействует выходы второго канала.

Схемы АБ-ЧКЕ собраны на типовых элементах замены, что в сочетании с индикацией неисправных узлов обеспечивает быстрое восстановление АБ при отказах.

Система АБ-ЧКЕ обладает следующими достоинствами по сравнению с традиционной АБ числового кода:

· более высокая надежность и долговечность;

· расширенные функциональные возможности;

· повышенная помехозащищенность рельсовых цепей и устойчивость их работы в условиях воздействия дестабилизирующих факторов;

· снижение энерго- и материалоемкости оборудования;

· уменьшение затрат на содержание устройств.

В отличие от КАБ система АБ-ЧКЕ обеспечивает четырехзначную сигнализацию за счет расшифровки всех трех предусмотренных кодовых сигналов.

Система АБ-ЧКЕ позволяет производить модернизацию кодовой АБ путем поэтапной замены релейных шкафов и была рекомендована Программой ускоренного технического и технологического перевооружения хозяйства СЦБ для оборудования железнодорожных линий 2-й и 3-й категорий.

Date: 2021-02-19; view: 611; Нарушение авторских прав

Система АБ-Е1 характеризуется следующими особенностями:

· используемые рельсовые цепи – РЦ переменного тока с непрерывным питанием и микропроцессорным путевым приемником;

· увязка показаний светофоров осуществляется по рельсовой линии;

· четырехзначная сигнализация проходных светофоров.

Частота питания РЦ была выбрана равной 174,38 Гц исходя из условий помехозащищенности, уменьшения длины кодовых комбинаций и обеспечения приемлемого затухания сигнала в РЛ для получения достаточно большой длины РЦ.

Контроль состояния РЛ осуществляет микропроцессорный путевой приемник. При фиксации освобождения или занятия РЦ приемник выполняет те же процедуры, что и приемник АБ-ЧКЕ. Это позволило обеспечить устойчивую работу РЦ длиной до 2500 м при изменении удельного сопротивления балласта в диапазоне 0,45…50 Ом·км. Приемник реализован в виде двухкомплектной структуры с проверкой идентичности работы комплектов.

Амплитуда сигнала на входе приемника свободной РЦ составляет примерно 3 В. На выходе приемника включено путевое реле нейтрального типа.

Для увязки показаний проходных светофоров используется двоичный восьмиразрядный модифицированный код Бауэра с кодовым расстоянием d=4, что позволяет использовать 16 сообщений и обеспечивает высокую защищенность от искажений.

Формирование сигналов осуществляется с применением двукратной фазоразностной модуляции. При этом в каждом сообщении организуется два параллельных фазовых подканала ‑ информационный (для передачи полезной информации) и синхроподканал (для передачи сигнала цикловой синхронизации и признака данного БУ). Для каждого пути двухпутного участка предусмотрено по 2 синхрогруппы, которые чередуются в смежных РЦ. Этим обеспечивается защита от пробоя изолирующих стыков и от влияния РЦ параллельного пути.

Демодуляцию и декодирование сигналов производит приемопередатчик, который подключается к РЛ через фронтовой контакт путевого реле только при свободной РЦ. При занятой РЦ он отключен и находится в режиме непрерывного самотестирования, что исключает накопление отказов. Приемопередатчик расшифровывает только те сообщения, синхрогруппа которых соответствует данному БУ. На выходе декодера включены три сигнальных реле, которые обеспечивают четырехзначную сигнализацию проходных светофоров (красный, желтый, желтый и зеленый, зеленый).

Формирование кодовых сигналов для передачи к предыдущему светофору и их модуляция также производятся приемопередатчиком.

Приемопередатчик реализован в виде троированной мажоритарной структуры. При рассогласовании в работе трех комплектов решение о правильности работы устройства в целом принимается методом голосования по большинству одинаково работающих комплектов.

АБ-Е1 обеспечивает работу микроэлектронной системы АЛС-ЕН повышенной значности и помехозащищенности и сопрягается с напольными устройствами системы АЛСН.

Date: 2021-02-19; view: 547; Нарушение авторских прав

В системе АБ-Е2 применяются тональные рельсовые цепи без изолирующих стыков (достоинства таких РЦ изложены в п. 2.2). Поэтому с целью защиты от влияния смежных рельсовых цепей и от рельсовых цепей параллельного пути для формировании сигнального тока пришлось использовать 4 несущие частоты (1953 и 2441 Гц для одного пути; 2170 и 2790 Гц для другого пути.) Указанные частоты чередуются в рельсовых цепях смежных блок-участков. Обычно в пределах блок-участка организуются две рельсовые цепи, получающие питание от одного общего передатчика, подключаемого к середине БУ. Этот передатчик используется также для увязки показаний напольных светофоров и для передачи информации на локомотив при нахождении поезда на первой половине БУ. При вступлении локомотива за точку подключения данного передатчика начинается передача сигнала АЛС с конца БУ. Путевые приемники подключаются к рельсовой линии по концам блок-участка.

Методы контроля состояния рельсовой линии, а также методы формирования и обработки сигналов аналогичны методам, принятым в системе АБ-Е1. Отличие заключается в технической реализации узлов:

1. В системе АБ-Е2 путевой приемник и приемопередатчик конструктивно реализованы в виде общей моноблочной конструкции – микропроцессорном приемопередатчике МПП. Микропроцессорный приемопередатчик одной сигнальной установки:

· контролирует состояния рельсовых цепей, относящихся к смежным блок-участкам и примыкающих к данной сигнальной точке;

· в соответствии с поездной ситуацией и принадлежностью блок-участка кодирует информацию, формирует электрический сигнал и передает его в рельсовую линию через свой выход, подключенный в середине БУ; этот сигнал используется как для контроля состояния двух рельсовых цепей данного блок-участка, так и для передачи информации к предыдущей сигнальной точке;

· формирует и через свои соответствующие выходы подает сигналы АЛС в середину и в конец рельсовой линии; включение сигналов АЛС зависит от места нахождения поезда;

· управляет сигнальными реле;

· обеспечивает контроль горения ламп светофора и целостности их нитей;

· передает по проводной линии связи к впередистоящей сигнальной точке информацию о вступлении головы поезда на ограждаемый блок-участок (команда на включение сигнала АЛС).

2. Схема МПП реализована на устройствах с программируемой логикой. Для исключения опасных отказов применена дублированная структура с контролем синхронности работы параллельных каналов обработки данных. При рассогласовании их работы производится диагностика каждого канала и отключение неисправного.

3. Приемопередатчик формирует не только сигналы АЛС-ЕН, как в системе АБ-Е1, но и сигналы АЛСН. Причем производится контроль временных параметров передаваемого сигнала АЛСН. При искажении двух следующих подряд кодовых комбинаций их передача прекращается и выход передатчика запирается.

В состав приемопередатчика входят следующие основные устройства:

· два цифровых фильтра входных сигналов (по одному на каждой вход от рельсовой линии) для выделения полезных сигналов с заданными несущими частотами на фоне помех;

· два аналого-цифровых преобразователя для преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму с целью дальнейшей обработки микропроцессорным приемником;

· модем для модуляции и демодуляции сигналов; демодуляция и дальнейшее декодирование сигнала производится дублированной структурой, если была зафиксирована свободность и исправное состояние рельсовой цепи ограждаемого блок-участка;

· кодек для кодирования и декодирования кодовых комбинаций; в результате декодирования кодовых комбинаций (с учетом принадлежности сообщения данному блок-участку) производится управление сигнальными реле; кроме того, осуществляется формирование кодовых комбинаций для питания рельсовых цепей предыдущего БУ и для передачи к предыдущей сигнальной установке. Сформированные кодовые комбинации несут в себе информацию о состоянии впередилежащих БУ и сведения о принадлежности сигнала данному БУ (синхрогруппа). После модуляции и усиления сигнал подается в рельсовую линию.

Кроме указанных устройств в приемопередатчик входят схемы контроля работы дублированной структуры, схема диагностики, кодер и модулятор сигналов АЛС-ЕН, формирователь и бесконтактные коммутаторы сигналов АЛСН, интерфейсы входных и выходных цепей и ряд других функциональных узлов.

Настройка приемопередатчика на конкретные параметры входных и выходных сигналов (несущие частоты и рабочие синхрогруппы) осуществляется настроечными перемычками через интерфейс входа U.

Выходная мощность передатчика рабочих сигналов составляет 60ВА. Порог срабатывания при контроле состояния рельсовой линии равен 0,55В.

Для схемы микропроцессорного путевого приемника предусмотрено тестирование микропроцессора и микросхем ОЗУ, ПЗУ и АЦП. При тестировании микропроцессора производится побитная установка разрядов регистров общего назначения сначала в «1», а затем в «0». Кроме этого выполняется установка и сброс флажков регистра состояния и контроля правильности исполнения условных переходов.

Тест ОЗУ включает побитную установку разрядов ячеек ОЗУ, используемых программой, сначала в «1», а затем в «0» с контролем правильности выполнения операции.

Тест ПЗУ заключается в подсчете контрольной суммы ПЗУ. Для этого содержимое ячеек памяти, занимаемых программой, суммируется, а затем сравнивается с контрольным значением.

Тест АЦП заключается в последовательной проверке правильности работы микросхем АЦП для трех эталонных значений входного напряжения: 5, 0 и –5В.

Если была обнаружена ошибка при тестировании, осуществляется перевод аппаратных средств в безопасное состояние.

Date: 2021-02-19; view: 415; Нарушение авторских прав

Система АБ-УЕ является в настоящее время наиболее совершенной системой единого ряда систем автоблокировки. Ее главной отличительной особенностью является унификация аппаратуры. Унификации подвергнуты методы технической реализации отдельных модулей, функциональные узлы, элементная база и конструкция. Это позволило сократить номенклатуру изделий, применить индустриальные методы обслуживания и ремонта устройств. Кроме того, в системе АБ-УЕ исключены электромагнитные реле и другие электромеханические приборы, применяется встроенная подсистема дистанционного контроля и диагностики аппаратуры, предусмотрена возможность дистанционного изменения настроек и технических параметров сигнальной точки. Путем изменения программного обеспечения система АБ-УЕ может быть настроена на реализацию функций и выполнение технологического алгоритма любой системы АБ с децентрализованным размещением аппаратуры.

Способы определения состояния рельсовой линии, защиты от помех тягового тока и повышения устойчивости работы РЦ при существенных изменениях сопротивления изоляции РЛ, а также методы формирования и обработки сигналов аналогичны способам, принятым в системе АБ-Е2.

Схемные решения и программное обеспечение системы АБ-Е2 усовершенствованы по сравнению с системами предыдущих модификаций на основе опыта их разработки и эксплуатации. Основные узлы приемопередатчикапри использовании РЦ без изолирующих стыков выполняют следующие функции:

· цифровой сигнальный процессор фильтрует и демодулирует сигналы контроля рельсовой линии (КРЛ) и производит их обработку; на основании сравнения напряжения на входе с пороговым напряжением и сравнения формы принятого сигнала с переданным принимает решение о состоянии “своей рельсовой цепи”; модулирует сигналы КРЛ и АЛС-ЕН; формирует сигналы АЛСН; контролирует соответствие выходных напряжений заданным значениям; тестирует АЦП;

· микроконтроллер модуля управления получает от сигнального процессора информацию о величинах напряжений в рельсовых цепях и принятом кодовом сообщении; принимает решение о состоянии смежной рельсовой цепи на основании анализа величины напряжения, определения разрешенности принятой кодовой комбинации и соответствия принятой синхрогруппы заданной; управляет огнями светофора, контролирует целостность нитей ламп с выработкой соответствующих управляющих воздействий при их неисправности; формирует кодовые комбинации сигналов КРЛ, АЛС-ЕН и АЛСН; включает кодирование; обеспечивает перестройку сигнальной точки при смене направления движения поездов;

· постоянное и оперативное запоминающие устройства хранят соответственно программы обработки данных и промежуточные результаты.

Кроме того, в состав приемопередатчика входят интерфейсы, шинный формирователь, усилители, схема контроля, модем и ряд других узлов.

Помимо приемопередатчика проходной сигнальной точки, разработаны две модификации для увязки АБ-УЕ со схемами входного светофора и устройствами станционной централизации. При этом перегонные и станционный приемопередатчики совместно с персональным компьютером объединены в сеть. Это позволило использовать одну пару проводов для организации работы автоблокировки и решения дополнительных задач по управлению и контролю. Так, с перегона на станцию в системе АБ-УЕ передается информация о поездном положении, показаниях светофоров, величине напряжения в рельсовых цепях, неисправностях аппаратуры сигнальных точек. Эта информация отображается на мониторе компьютера. С помощью этого компьютера на сигнальных точках перегона могут быть заданы значения напряжений сигналов КРЛ, АЛСН и АЛС-ЕН; кодовые сигналы АЛС-ЕН в зависимости от наличия временных ограничений скорости; переданы команды смены направления движения поездов.

Связь компонентов сети осуществляется через последовательные порты с использованием модемов. Каждый компонент сети имеет свой адрес. Причем каждый канал приемопередатчика выступает как самостоятельный компонент сети. Скорость передачи сообщений равна 4800 бит/с. Для предотвращения ошибок, вызванных отказами аппаратных средств или искажениями сообщений, принят ряд мер по обнаружению таких ошибок программным путем.

Конструктивно приемопередатчик реализован в виде модульной структуры, что существенно облегчает процесс его обслуживания, восстановления работоспособности системы и ремонта модулей.

Date: 2021-02-19; view: 543; Нарушение авторских прав